Optimization of Sliding Mode Parameters Using Chess Algorithms to Control the Position of a Linear DC Motor

Abstract

This thesis introduces the optimization of tuning parameters for a sliding mode controller using the chess algorithm to control the position of a linear DC motor. The tuning process used two objective functions: the Integral Absolute Error (IAE) and the Integral Squared Error (ISE). The system’s response was evaluated by considering overshoot, settling time, rise time, and steady-state error. The position control system of the linear DC motor was simulated, and the tuning results of the sliding mode controller were compared with other methods, such as Particle Swarm Optimization (PSO) The simulation results of the position control system for a linear DC motor, utilizing a sliding mode controller with parameter optimization using the Chess Optimization Algorithm were as follows: for the Integral Absolute Error function c is 3.0362, ε is 6.7109, and δ is 0.4039, which gave the following responses: rise time 1.1245 seconds, overshoot 7.0404×10-5%, settling time 2.2471 seconds and steady-state error 2.4748×10-7 for the Integral Squared Error function c is 3.0425, ε is 9.0522 and δ is 0.1994, which gives the following response: rise time 1.4843 seconds, overshoot 8.7887×10-5%, settling time 2.6484 seconds and steady-state error 3.06×10-10. The time response analysis showed that the Chess Optimization Algorithm provided better rise time and overshoot values but had the disadvantage of slower settling time. Additionally, it is capable of eliminating the chattering phenomenon, a common challenge in controller design, resulting in a more stable and efficient system.

วิทยานิพนธ์เล่มนี้ได้นำเสนอ การหาค่าที่เหมาะสมในการปรับแต่งพารามิเตอร์ของตัวควบคุมแบบสไลด์ดิ่งด้วยวิธีการหมากรุก ในการควบคุมตำแหน่งของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบเชิงเส้น ซึ่งได้ใช้ฟังก์ชันวัตถุประสงค์ในการปรับแต่งค่าของตัวควบคุมทั้งหมด 2 ฟังก์ชันได้แก่ ปริพันธ์ของค่าความผิดพลาดสัมบูรณ์ (IAE) และปริพันธ์ของค่าความผิดพลาดกำลังสอง (ISE) โดยทำการวิเคราะห์ผลตอบสนองต่อระบบ นั้นคือ ค่าโอเวอร์ชูต ค่าเวลาเข้าสมดุล ค่ารุ่งเวลา และค่าความผิดพลาดคงตัว ซึ่งได้จำลองระบบควบคุมตำแหน่งของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบเชิง และเปรียบเทียบการปรับแต่งค่าที่เหมาะสำหรับตัวควบคุมแบบสไลด์ดิ่งด้วยวิธีอื่นๆคือวิธีฝูงอนุภาค ผลการจำลองระบบควบคุมตำแหน่งของมอเตอร์กระแสไฟฟ้ากระแสตรงเชิงเส้น ซึ่งใช้ตัวควบคุมแบบสไลด์ดิ่งที่ปรับค่าพารามิเตอร์ด้วยเทคนิคการหาค่าที่เหมาะสมโดยใช้วิธีหมากรุกโดยพารามิเตอร์ที่ปรับได้มีดังนี้สำหรับฟังก์ชันปริพันธ์ของค่าความผิดพลาดสัมบูรณ์ c เท่ากับ 3.0362, ε เท่ากับ 6.7109 และ δ เท่ากับ 0.4039 ซึ่งให้ผลการตอบสนองดังนี้ค่ารุ่งเวลา 1.1245 วินาที, ค่าโอเวอร์ชูต 7.0404×10-5%, ค่าเวลาเข้าสมดุล 2.2471 วินาที และ ค่าความผิดพลาดคงตัว 2.4748×10-7 สำหรับฟังก์ชันปริพันธ์ของค่าความผิดพลาดกำลังสอง c เท่ากับ 3.0425, ε เท่ากับ 9.0522 และ δ เท่ากับ 0.1994 ซึ่งให้ผลการตอบสนองดังนี้ค่ารุ่งเวลา 1.4843 วินาที, ค่าโอเวอร์ชูต 8.7887×10-5%, ค่าเวลาเข้าสมดุล 2.6484 วินาที และ ค่าความผิดพลาดคงตัว 3.06×10-10 พบว่าวิธีหมากรุกสามารถปรับค่าที่เหมาะสมได้ดีกว่าวิธีฝูงอนุภาค ซึ่งจากผลการวิเคราะห์การตอบสนองทางเวลาที่ทำให้ระบบมีค่ารุ่งเวลา และค่าโอเวอร์ชูตที่ดีกว่า แต่มีข้อด้อยด้านค่าเวลาเข้าสมดุลที่ช้ากว่า นอกจากนี้ยังสามารถกำจัดปัญหาการเกิดปรากฏการณ์การสั่น อันเป็นปัญหาในการออกแบบตัวควบคุม ทำให้ระบบมีความเสถียรและมีประสิทธิภาพ